packaging: ivi: Do Not Use profile macro
[profile/ivi/kernel-x86-ivi.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "block bitmap and bg descriptor "
755                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
756                                       free, grp->bb_free);
757                 /*
758                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
759                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
760                  */
761                 grp->bb_free = free;
762                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
763         }
764         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
765
766         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
767
768         period = get_cycles() - period;
769         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
770         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
771         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
772         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
773 }
774
775 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
776 {
777         int count;
778         int order = 1;
779         void *buddy;
780
781         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
782                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
783         }
784         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
785         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
786                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
787                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
788
789         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
790                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
791 }
792
793 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
794  * for convenience. The information regarding each group
795  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
796  * block bitmap and buddy information. The information are
797  * stored in the inode as
798  *
799  * {                        page                        }
800  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
801  *
802  *
803  * one block each for bitmap and buddy information.
804  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
805  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
806  * So it can have information regarding groups_per_page which
807  * is blocks_per_page/2
808  *
809  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
810  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
811  */
812
813 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
814 {
815         ext4_group_t ngroups;
816         int blocksize;
817         int blocks_per_page;
818         int groups_per_page;
819         int err = 0;
820         int i;
821         ext4_group_t first_group, group;
822         int first_block;
823         struct super_block *sb;
824         struct buffer_head *bhs;
825         struct buffer_head **bh = NULL;
826         struct inode *inode;
827         char *data;
828         char *bitmap;
829         struct ext4_group_info *grinfo;
830
831         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
832
833         inode = page->mapping->host;
834         sb = inode->i_sb;
835         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
836         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
837         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
838
839         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
840         if (groups_per_page == 0)
841                 groups_per_page = 1;
842
843         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
844         if (groups_per_page > 1) {
845                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
846                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
847                 if (bh == NULL) {
848                         err = -ENOMEM;
849                         goto out;
850                 }
851         } else
852                 bh = &bhs;
853
854         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
855
856         /* read all groups the page covers into the cache */
857         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
858                 if (group >= ngroups)
859                         break;
860
861                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
862                 /*
863                  * If page is uptodate then we came here after online resize
864                  * which added some new uninitialized group info structs, so
865                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
866                  * which may be currently in use by an allocating task.
867                  */
868                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
869                         bh[i] = NULL;
870                         continue;
871                 }
872                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
873                         err = -ENOMEM;
874                         goto out;
875                 }
876                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
877         }
878
879         /* wait for I/O completion */
880         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
881                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
882                         err = -EIO;
883                         goto out;
884                 }
885         }
886
887         first_block = page->index * blocks_per_page;
888         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
889                 group = (first_block + i) >> 1;
890                 if (group >= ngroups)
891                         break;
892
893                 if (!bh[group - first_group])
894                         /* skip initialized uptodate buddy */
895                         continue;
896
897                 /*
898                  * data carry information regarding this
899                  * particular group in the format specified
900                  * above
901                  *
902                  */
903                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
904                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
905
906                 /*
907                  * We place the buddy block and bitmap block
908                  * close together
909                  */
910                 if ((first_block + i) & 1) {
911                         /* this is block of buddy */
912                         BUG_ON(incore == NULL);
913                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
914                                 group, page->index, i * blocksize);
915                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
916                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
917                         grinfo->bb_fragments = 0;
918                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
919                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
920                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
921                         /*
922                          * incore got set to the group block bitmap below
923                          */
924                         ext4_lock_group(sb, group);
925                         /* init the buddy */
926                         memset(data, 0xff, blocksize);
927                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
928                         ext4_unlock_group(sb, group);
929                         incore = NULL;
930                 } else {
931                         /* this is block of bitmap */
932                         BUG_ON(incore != NULL);
933                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
934                                 group, page->index, i * blocksize);
935                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
936
937                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
938                         ext4_lock_group(sb, group);
939                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
940
941                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
942                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
943                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
944                         ext4_unlock_group(sb, group);
945
946                         /* set incore so that the buddy information can be
947                          * generated using this
948                          */
949                         incore = data;
950                 }
951         }
952         SetPageUptodate(page);
953
954 out:
955         if (bh) {
956                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
957                         brelse(bh[i]);
958                 if (bh != &bhs)
959                         kfree(bh);
960         }
961         return err;
962 }
963
964 /*
965  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
966  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
967  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
968  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
969  */
970 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
971                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
972 {
973         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
974         int block, pnum, poff;
975         int blocks_per_page;
976         struct page *page;
977
978         e4b->bd_buddy_page = NULL;
979         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
980
981         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
982         /*
983          * the buddy cache inode stores the block bitmap
984          * and buddy information in consecutive blocks.
985          * So for each group we need two blocks.
986          */
987         block = group * 2;
988         pnum = block / blocks_per_page;
989         poff = block % blocks_per_page;
990         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
991         if (!page)
992                 return -EIO;
993         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
994         e4b->bd_bitmap_page = page;
995         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
996
997         if (blocks_per_page >= 2) {
998                 /* buddy and bitmap are on the same page */
999                 return 0;
1000         }
1001
1002         block++;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1005         if (!page)
1006                 return -EIO;
1007         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1008         e4b->bd_buddy_page = page;
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1013 {
1014         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1015                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1016                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1017         }
1018         if (e4b->bd_buddy_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1026  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1027  * calling this routine!
1028  */
1029 static noinline_for_stack
1030 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1031 {
1032
1033         struct ext4_group_info *this_grp;
1034         struct ext4_buddy e4b;
1035         struct page *page;
1036         int ret = 0;
1037
1038         might_sleep();
1039         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1040         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1041         /*
1042          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1043          * page which map to the group from which we are already
1044          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1045          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1046          * would have pinned buddy page to page cache.
1047          */
1048         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1049         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1050                 /*
1051                  * somebody initialized the group
1052                  * return without doing anything
1053                  */
1054                 goto err;
1055         }
1056
1057         page = e4b.bd_bitmap_page;
1058         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1059         if (ret)
1060                 goto err;
1061         if (!PageUptodate(page)) {
1062                 ret = -EIO;
1063                 goto err;
1064         }
1065         mark_page_accessed(page);
1066
1067         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1068                 /*
1069                  * If both the bitmap and buddy are in
1070                  * the same page we don't need to force
1071                  * init the buddy
1072                  */
1073                 ret = 0;
1074                 goto err;
1075         }
1076         /* init buddy cache */
1077         page = e4b.bd_buddy_page;
1078         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1079         if (ret)
1080                 goto err;
1081         if (!PageUptodate(page)) {
1082                 ret = -EIO;
1083                 goto err;
1084         }
1085         mark_page_accessed(page);
1086 err:
1087         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1088         return ret;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1093  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1094  * calling this routine!
1095  */
1096 static noinline_for_stack int
1097 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1098                                         struct ext4_buddy *e4b)
1099 {
1100         int blocks_per_page;
1101         int block;
1102         int pnum;
1103         int poff;
1104         struct page *page;
1105         int ret;
1106         struct ext4_group_info *grp;
1107         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1108         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1109
1110         might_sleep();
1111         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1112
1113         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1114         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1115
1116         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1117         e4b->bd_info = grp;
1118         e4b->bd_sb = sb;
1119         e4b->bd_group = group;
1120         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1121         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1122
1123         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1124                 /*
1125                  * we need full data about the group
1126                  * to make a good selection
1127                  */
1128                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1129                 if (ret)
1130                         return ret;
1131         }
1132
1133         /*
1134          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1135          * and buddy information in consecutive blocks.
1136          * So for each group we need two blocks.
1137          */
1138         block = group * 2;
1139         pnum = block / blocks_per_page;
1140         poff = block % blocks_per_page;
1141
1142         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1143          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1144         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1145         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1146                 if (page)
1147                         /*
1148                          * drop the page reference and try
1149                          * to get the page with lock. If we
1150                          * are not uptodate that implies
1151                          * somebody just created the page but
1152                          * is yet to initialize the same. So
1153                          * wait for it to initialize.
1154                          */
1155                         page_cache_release(page);
1156                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1157                 if (page) {
1158                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1159                         if (!PageUptodate(page)) {
1160                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1161                                 if (ret) {
1162                                         unlock_page(page);
1163                                         goto err;
1164                                 }
1165                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1166                                                (poff * sb->s_blocksize));
1167                         }
1168                         unlock_page(page);
1169                 }
1170         }
1171         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1172                 ret = -EIO;
1173                 goto err;
1174         }
1175         e4b->bd_bitmap_page = page;
1176         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1177         mark_page_accessed(page);
1178
1179         block++;
1180         pnum = block / blocks_per_page;
1181         poff = block % blocks_per_page;
1182
1183         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1184         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1185                 if (page)
1186                         page_cache_release(page);
1187                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1188                 if (page) {
1189                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1190                         if (!PageUptodate(page)) {
1191                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1192                                 if (ret) {
1193                                         unlock_page(page);
1194                                         goto err;
1195                                 }
1196                         }
1197                         unlock_page(page);
1198                 }
1199         }
1200         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1201                 ret = -EIO;
1202                 goto err;
1203         }
1204         e4b->bd_buddy_page = page;
1205         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1206         mark_page_accessed(page);
1207
1208         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1209         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1210
1211         return 0;
1212
1213 err:
1214         if (page)
1215                 page_cache_release(page);
1216         if (e4b->bd_bitmap_page)
1217                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1218         if (e4b->bd_buddy_page)
1219                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1220         e4b->bd_buddy = NULL;
1221         e4b->bd_bitmap = NULL;
1222         return ret;
1223 }
1224
1225 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1226 {
1227         if (e4b->bd_bitmap_page)
1228                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1229         if (e4b->bd_buddy_page)
1230                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1231 }
1232
1233
1234 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1235 {
1236         int order = 1;
1237         void *bb;
1238
1239         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1240         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1241
1242         bb = e4b->bd_buddy;
1243         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1244                 block = block >> 1;
1245                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1246                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1247                         return order;
1248                 }
1249                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1250                 order++;
1251         }
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1256 {
1257         __u32 *addr;
1258
1259         len = cur + len;
1260         while (cur < len) {
1261                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1262                         /* fast path: clear whole word at once */
1263                         addr = bm + (cur >> 3);
1264                         *addr = 0;
1265                         cur += 32;
1266                         continue;
1267                 }
1268                 mb_clear_bit(cur, bm);
1269                 cur++;
1270         }
1271 }
1272
1273 /* clear bits in given range
1274  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1275  */
1276 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1277 {
1278         __u32 *addr;
1279         int zero_bit = -1;
1280
1281         len = cur + len;
1282         while (cur < len) {
1283                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1284                         /* fast path: clear whole word at once */
1285                         addr = bm + (cur >> 3);
1286                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1287                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1288                         *addr = 0;
1289                         cur += 32;
1290                         continue;
1291                 }
1292                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1293                         zero_bit = cur;
1294                 cur++;
1295         }
1296
1297         return zero_bit;
1298 }
1299
1300 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1301 {
1302         __u32 *addr;
1303
1304         len = cur + len;
1305         while (cur < len) {
1306                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1307                         /* fast path: set whole word at once */
1308                         addr = bm + (cur >> 3);
1309                         *addr = 0xffffffff;
1310                         cur += 32;
1311                         continue;
1312                 }
1313                 mb_set_bit(cur, bm);
1314                 cur++;
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * _________________________________________________________________ */
1320
1321 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1322 {
1323         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1324                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1325                 (*bit) -= side;
1326                 return 1;
1327         }
1328         else {
1329                 (*bit) += side;
1330                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1331                 return -1;
1332         }
1333 }
1334
1335 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1336 {
1337         int max;
1338         int order = 1;
1339         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1340
1341         while (buddy) {
1342                 void *buddy2;
1343
1344                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1345                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1346                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1347                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1348                  * align with upper layer and then go up.
1349                  * Releasing entire group is all about clearing
1350                  * single bit of highest order buddy.
1351                  */
1352
1353                 /* Example:
1354                  * ---------------------------------
1355                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1356                  * ---------------------------------
1357                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1358                  * ---------------------------------
1359                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1360                  *      \_____________________/
1361                  *
1362                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1363                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1364                  * decrease bb_counters and extend range to
1365                  * [0; 6]
1366                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1367                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1368                  * [0; 5].
1369                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1370                  */
1371
1372
1373                 if (first & 1)
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1375                 if (!(last & 1))
1376                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1377                 if (first > last)
1378                         break;
1379                 order++;
1380
1381                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1382                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1383                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1384                         break;
1385                 }
1386                 first >>= 1;
1387                 last >>= 1;
1388                 buddy = buddy2;
1389         }
1390 }
1391
1392 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1393                            int first, int count)
1394 {
1395         int left_is_free = 0;
1396         int right_is_free = 0;
1397         int block;
1398         int last = first + count - 1;
1399         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1400
1401         if (WARN_ON(count == 0))
1402                 return;
1403         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1404         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1405         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1406         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1407                 return;
1408
1409         mb_check_buddy(e4b);
1410         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1411
1412         e4b->bd_info->bb_free += count;
1413         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1414                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1415
1416         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1417          * clear range and then check right neighbour
1418          */
1419         if (first != 0)
1420                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1421         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1422         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1423                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1424
1425         if (unlikely(block != -1)) {
1426                 ext4_fsblk_t blocknr;
1427
1428                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1429                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1430                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1431                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1432                                       blocknr,
1433                                       "freeing already freed block "
1434                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1435                                       block);
1436                 /* Mark the block group as corrupt. */
1437                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1438                         &e4b->bd_info->bb_state);
1439                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1440                 goto done;
1441         }
1442
1443         /* let's maintain fragments counter */
1444         if (left_is_free && right_is_free)
1445                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1446         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1447                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1448
1449         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1450          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1451          * zero order checks.
1452          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1453          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1454          */
1455         if (first & 1) {
1456                 first += !left_is_free;
1457                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1458         }
1459         if (!(last & 1)) {
1460                 last -= !right_is_free;
1461                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1462         }
1463
1464         if (first <= last)
1465                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1466
1467 done:
1468         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1469         mb_check_buddy(e4b);
1470 }
1471
1472 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1473                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1474 {
1475         int next = block;
1476         int max, order;
1477         void *buddy;
1478
1479         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1480         BUG_ON(ex == NULL);
1481
1482         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1483         BUG_ON(buddy == NULL);
1484         BUG_ON(block >= max);
1485         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1486                 ex->fe_len = 0;
1487                 ex->fe_start = 0;
1488                 ex->fe_group = 0;
1489                 return 0;
1490         }
1491
1492         /* find actual order */
1493         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1494         block = block >> order;
1495
1496         ex->fe_len = 1 << order;
1497         ex->fe_start = block << order;
1498         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1499
1500         /* calc difference from given start */
1501         next = next - ex->fe_start;
1502         ex->fe_len -= next;
1503         ex->fe_start += next;
1504
1505         while (needed > ex->fe_len &&
1506                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1507
1508                 if (block + 1 >= max)
1509                         break;
1510
1511                 next = (block + 1) * (1 << order);
1512                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1513                         break;
1514
1515                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1516
1517                 block = next >> order;
1518                 ex->fe_len += 1 << order;
1519         }
1520
1521         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1522         return ex->fe_len;
1523 }
1524
1525 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1526 {
1527         int ord;
1528         int mlen = 0;
1529         int max = 0;
1530         int cur;
1531         int start = ex->fe_start;
1532         int len = ex->fe_len;
1533         unsigned ret = 0;
1534         int len0 = len;
1535         void *buddy;
1536
1537         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1538         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1539         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1540         mb_check_buddy(e4b);
1541         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1542
1543         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1544         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1545                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1546
1547         /* let's maintain fragments counter */
1548         if (start != 0)
1549                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1550         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1551                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1552         if (mlen && max)
1553                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1554         else if (!mlen && !max)
1555                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1556
1557         /* let's maintain buddy itself */
1558         while (len) {
1559                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1560
1561                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1562                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1563                         mlen = 1 << ord;
1564                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1565                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1566                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1567                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1568                         start += mlen;
1569                         len -= mlen;
1570                         BUG_ON(len < 0);
1571                         continue;
1572                 }
1573
1574                 /* store for history */
1575                 if (ret == 0)
1576                         ret = len | (ord << 16);
1577
1578                 /* we have to split large buddy */
1579                 BUG_ON(ord <= 0);
1580                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1581                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1582                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1583
1584                 ord--;
1585                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1586                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1587                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1588                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1589                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1590                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1591         }
1592         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1593
1594         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1595         mb_check_buddy(e4b);
1596
1597         return ret;
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Must be called under group lock!
1602  */
1603 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1604                                         struct ext4_buddy *e4b)
1605 {
1606         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1607         int ret;
1608
1609         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1610         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1611
1612         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1613         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1614         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1615
1616         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1617          * allocated blocks for history */
1618         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1619
1620         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1621         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1622         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1623
1624         /*
1625          * take the page reference. We want the page to be pinned
1626          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1627          * group until we update the bitmap. That would mean we
1628          * double allocate blocks. The reference is dropped
1629          * in ext4_mb_release_context
1630          */
1631         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1632         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1633         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1634         get_page(ac->ac_buddy_page);
1635         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1636         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1637                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1638                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1639                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1640                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1641         }
1642 }
1643
1644 /*
1645  * regular allocator, for general purposes allocation
1646  */
1647
1648 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1649                                         struct ext4_buddy *e4b,
1650                                         int finish_group)
1651 {
1652         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1653         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1654         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1655         struct ext4_free_extent ex;
1656         int max;
1657
1658         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1659                 return;
1660         /*
1661          * We don't want to scan for a whole year
1662          */
1663         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1664                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1665                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1666                 return;
1667         }
1668
1669         /*
1670          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1671          */
1672         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1673                 return;
1674
1675         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1676                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1677                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1678                  * when it was found (within this lock-unlock
1679                  * period or not) */
1680                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1681                 if (max >= gex->fe_len) {
1682                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1683                         return;
1684                 }
1685         }
1686 }
1687
1688 /*
1689  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1690  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1691  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1692  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1693  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1694  * mballoc can't find good enough extent.
1695  *
1696  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1697  */
1698 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1699                                         struct ext4_free_extent *ex,
1700                                         struct ext4_buddy *e4b)
1701 {
1702         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1703         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1704
1705         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1706         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1707         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1708         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1709
1710         ac->ac_found++;
1711
1712         /*
1713          * The special case - take what you catch first
1714          */
1715         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1716                 *bex = *ex;
1717                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1718                 return;
1719         }
1720
1721         /*
1722          * Let's check whether the chuck is good enough
1723          */
1724         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1725                 *bex = *ex;
1726                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1727                 return;
1728         }
1729
1730         /*
1731          * If this is first found extent, just store it in the context
1732          */
1733         if (bex->fe_len == 0) {
1734                 *bex = *ex;
1735                 return;
1736         }
1737
1738         /*
1739          * If new found extent is better, store it in the context
1740          */
1741         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1742                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1743                  * larger than previous best one is better */
1744                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1745                         *bex = *ex;
1746         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1747                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1748                  * an extent that still satisfy the request, but is
1749                  * smaller than previous one */
1750                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1751                         *bex = *ex;
1752         }
1753
1754         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1755 }
1756
1757 static noinline_for_stack
1758 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1759                                         struct ext4_buddy *e4b)
1760 {
1761         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1762         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1763         int max;
1764         int err;
1765
1766         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1767         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1768         if (err)
1769                 return err;
1770
1771         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1772         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1773
1774         if (max > 0) {
1775                 ac->ac_b_ex = ex;
1776                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1777         }
1778
1779         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1780         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1781
1782         return 0;
1783 }
1784
1785 static noinline_for_stack
1786 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1787                                 struct ext4_buddy *e4b)
1788 {
1789         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1790         int max;
1791         int err;
1792         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1793         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1794         struct ext4_free_extent ex;
1795
1796         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1797                 return 0;
1798         if (grp->bb_free == 0)
1799                 return 0;
1800
1801         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1802         if (err)
1803                 return err;
1804
1805         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1806                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1807                 return 0;
1808         }
1809
1810         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1811         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1812                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1813
1814         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1815                 ext4_fsblk_t start;
1816
1817                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1818                         ex.fe_start;
1819                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1820                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1821                         ac->ac_found++;
1822                         ac->ac_b_ex = ex;
1823                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1824                 }
1825         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1826                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1827                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1828                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1829                 ac->ac_found++;
1830                 ac->ac_b_ex = ex;
1831                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1832         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1833                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1834                  * number of blocks to an existing extent */
1835                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1836                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1837                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1838                 ac->ac_found++;
1839                 ac->ac_b_ex = ex;
1840                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1841         }
1842         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1843         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1844
1845         return 0;
1846 }
1847
1848 /*
1849  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1850  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1851  */
1852 static noinline_for_stack
1853 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1854                                         struct ext4_buddy *e4b)
1855 {
1856         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1857         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1858         void *buddy;
1859         int i;
1860         int k;
1861         int max;
1862
1863         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1864         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1865                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1866                         continue;
1867
1868                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1869                 BUG_ON(buddy == NULL);
1870
1871                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1872                 BUG_ON(k >= max);
1873
1874                 ac->ac_found++;
1875
1876                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1877                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1878                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1879
1880                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1881
1882                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1883
1884                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1885                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1886
1887                 break;
1888         }
1889 }
1890
1891 /*
1892  * The routine scans the group and measures all found extents.
1893  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1894  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1895  */
1896 static noinline_for_stack
1897 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1898                                         struct ext4_buddy *e4b)
1899 {
1900         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1901         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1902         struct ext4_free_extent ex;
1903         int i;
1904         int free;
1905
1906         free = e4b->bd_info->bb_free;
1907         BUG_ON(free <= 0);
1908
1909         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1910
1911         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1912                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1913                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1914                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1915                         /*
1916                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1917                          * free blocks even though group info says we
1918                          * we have free blocks
1919                          */
1920                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1921                                         "%d free clusters as per "
1922                                         "group info. But bitmap says 0",
1923                                         free);
1924                         break;
1925                 }
1926
1927                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1928                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1929                 if (free < ex.fe_len) {
1930                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1931                                         "%d free clusters as per "
1932                                         "group info. But got %d blocks",
1933                                         free, ex.fe_len);
1934                         /*
1935                          * The number of free blocks differs. This mostly
1936                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1937                          * without claiming the space.
1938                          */
1939                         break;
1940                 }
1941
1942                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1943
1944                 i += ex.fe_len;
1945                 free -= ex.fe_len;
1946         }
1947
1948         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1949 }
1950
1951 /*
1952  * This is a special case for storages like raid5
1953  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1954  */
1955 static noinline_for_stack
1956 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1957                                  struct ext4_buddy *e4b)
1958 {
1959         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1960         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1961         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1962         struct ext4_free_extent ex;
1963         ext4_fsblk_t first_group_block;
1964         ext4_fsblk_t a;
1965         ext4_grpblk_t i;
1966         int max;
1967
1968         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1969
1970         /* find first stripe-aligned block in group */
1971         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1972
1973         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1974         do_div(a, sbi->s_stripe);
1975         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1976
1977         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1978                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1979                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1980                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1981                                 ac->ac_found++;
1982                                 ac->ac_b_ex = ex;
1983                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1984                                 break;
1985                         }
1986                 }
1987                 i += sbi->s_stripe;
1988         }
1989 }
1990
1991 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1992 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1993                                 ext4_group_t group, int cr)
1994 {
1995         unsigned free, fragments;
1996         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1997         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1998
1999         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2000
2001         free = grp->bb_free;
2002         if (free == 0)
2003                 return 0;
2004         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2005                 return 0;
2006
2007         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2008                 return 0;
2009
2010         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2011         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2012                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2013                 if (ret)
2014                         return 0;
2015         }
2016
2017         fragments = grp->bb_fragments;
2018         if (fragments == 0)
2019                 return 0;
2020
2021         switch (cr) {
2022         case 0:
2023                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2024
2025                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2026                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2027                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2028                     ((group % flex_size) == 0))
2029                         return 0;
2030
2031                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2032                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2033                         return 1;
2034
2035                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2036                         return 0;
2037
2038                 return 1;
2039         case 1:
2040                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2041                         return 1;
2042                 break;
2043         case 2:
2044                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2045                         return 1;
2046                 break;
2047         case 3:
2048                 return 1;
2049         default:
2050                 BUG();
2051         }
2052
2053         return 0;
2054 }
2055
2056 static noinline_for_stack int
2057 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2058 {
2059         ext4_group_t ngroups, group, i;
2060         int cr;
2061         int err = 0;
2062         struct ext4_sb_info *sbi;
2063         struct super_block *sb;
2064         struct ext4_buddy e4b;
2065
2066         sb = ac->ac_sb;
2067         sbi = EXT4_SB(sb);
2068         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2069         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2070         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2071                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2072
2073         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2074
2075         /* first, try the goal */
2076         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2077         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2078                 goto out;
2079
2080         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2081                 goto out;
2082
2083         /*
2084          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2085          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2086          * try exact allocation using buddy.
2087          */
2088         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2089         ac->ac_2order = 0;
2090         /*
2091          * We search using buddy data only if the order of the request
2092          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2093          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2094          */
2095         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2096                 /*
2097                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2098                  */
2099                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2100                         ac->ac_2order = i - 1;
2101         }
2102
2103         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2104         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2105                 /* TBD: may be hot point */
2106                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2107                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2108                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2109                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2110         }
2111
2112         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2113         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2114         /*
2115          * cr == 0 try to get exact allocation,
2116          * cr == 3  try to get anything
2117          */
2118 repeat:
2119         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2120                 ac->ac_criteria = cr;
2121                 /*
2122                  * searching for the right group start
2123                  * from the goal value specified
2124                  */
2125                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2126
2127                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2128                         cond_resched();
2129                         /*
2130                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2131                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2132                          */
2133                         if (group >= ngroups)
2134                                 group = 0;
2135
2136                         /* This now checks without needing the buddy page */
2137                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2138                                 continue;
2139
2140                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2141                         if (err)
2142                                 goto out;
2143
2144                         ext4_lock_group(sb, group);
2145
2146                         /*
2147                          * We need to check again after locking the
2148                          * block group
2149                          */
2150                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2151                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2152                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2153                                 continue;
2154                         }
2155
2156                         ac->ac_groups_scanned++;
2157                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2158                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2159                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2160                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2161                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2162                         else
2163                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2164
2165                         ext4_unlock_group(sb, group);
2166                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2167
2168                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2169                                 break;
2170                 }
2171         }
2172
2173         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2174             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2175                 /*
2176                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2177                  * the best chunk we've found so far
2178                  */
2179
2180                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2181                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2182                         /*
2183                          * Someone more lucky has already allocated it.
2184                          * The only thing we can do is just take first
2185                          * found block(s)
2186                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2187                          */
2188                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2189                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2190                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2191                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2192                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2193                         cr = 3;
2194                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2195                         goto repeat;
2196                 }
2197         }
2198 out:
2199         return err;
2200 }
2201
2202 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2203 {
2204         struct super_block *sb = seq->private;
2205         ext4_group_t group;
2206
2207         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2208                 return NULL;
2209         group = *pos + 1;
2210         return (void *) ((unsigned long) group);
2211 }
2212
2213 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2214 {
2215         struct super_block *sb = seq->private;
2216         ext4_group_t group;
2217
2218         ++*pos;
2219         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2220                 return NULL;
2221         group = *pos + 1;
2222         return (void *) ((unsigned long) group);
2223 }
2224
2225 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2226 {
2227         struct super_block *sb = seq->private;
2228         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2229         int i;
2230         int err, buddy_loaded = 0;
2231         struct ext4_buddy e4b;
2232         struct ext4_group_info *grinfo;
2233         struct sg {
2234                 struct ext4_group_info info;
2235                 ext4_grpblk_t counters[16];
2236         } sg;
2237
2238         group--;
2239         if (group == 0)
2240                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2241                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2242                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2243                            "group", "free", "frags", "first",
2244                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2245                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2246
2247         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2248                 sizeof(struct ext4_group_info);
2249         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2250         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2251         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2252                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2253                 if (err) {
2254                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2255                         return 0;
2256                 }
2257                 buddy_loaded = 1;
2258         }
2259
2260         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2261
2262         if (buddy_loaded)
2263                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2264
2265         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2266                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2267         for (i = 0; i <= 13; i++)
2268                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2269                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2270         seq_printf(seq, " ]\n");
2271
2272         return 0;
2273 }
2274
2275 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2276 {
2277 }
2278
2279 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2280         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2281         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2282         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2283         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2284 };
2285
2286 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2287 {
2288         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2289         int rc;
2290
2291         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2292         if (rc == 0) {
2293                 struct seq_file *m = file->private_data;
2294                 m->private = sb;
2295         }
2296         return rc;
2297
2298 }
2299
2300 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2301         .owner          = THIS_MODULE,
2302         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2303         .read           = seq_read,
2304         .llseek         = seq_lseek,
2305         .release        = seq_release,
2306 };
2307
2308 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2309 {
2310         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2311         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2312
2313         BUG_ON(!cachep);
2314         return cachep;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2319  * of groups
2320  */
2321 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2322 {
2323         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2324         unsigned size;
2325         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2326
2327         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2328                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2329         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2330                 return 0;
2331
2332         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2333         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2334         if (!new_groupinfo) {
2335                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2336                 return -ENOMEM;
2337         }
2338         if (sbi->s_group_info) {
2339                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2340                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2341                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2342         }
2343         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2344         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2345         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2346                    sbi->s_group_info_size);
2347         return 0;
2348 }
2349
2350 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2351 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2352                           struct ext4_group_desc *desc)
2353 {
2354         int i;
2355         int metalen = 0;
2356         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2357         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2358         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2359
2360         /*
2361          * First check if this group is the first of a reserved block.
2362          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2363          * to ext4_group_info structures
2364          */
2365         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2366                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2367                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2368                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2369                 if (meta_group_info == NULL) {
2370                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2371                                  "for a buddy group");
2372                         goto exit_meta_group_info;
2373                 }
2374                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2375                         meta_group_info;
2376         }
2377
2378         meta_group_info =
2379                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2380         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2381
2382         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2383         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2384                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2385                 goto exit_group_info;
2386         }
2387         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2388                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2389
2390         /*
2391          * initialize bb_free to be able to skip
2392          * empty groups without initialization
2393          */
2394         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2395                 meta_group_info[i]->bb_free =
2396                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2397         } else {
2398                 meta_group_info[i]->bb_free =
2399                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2400         }
2401
2402         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2403         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2404         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2405         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2406
2407 #ifdef DOUBLE_CHECK
2408         {
2409                 struct buffer_head *bh;
2410                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2411                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2412                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2413                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2414                 BUG_ON(bh == NULL);
2415                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2416                         sb->s_blocksize);
2417                 put_bh(bh);
2418         }
2419 #endif
2420
2421         return 0;
2422
2423 exit_group_info:
2424         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2425         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2426                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2427                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2428         }
2429 exit_meta_group_info:
2430         return -ENOMEM;
2431 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2432
2433 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2434 {
2435         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2436         ext4_group_t i;
2437         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2438         int err;
2439         struct ext4_group_desc *desc;
2440         struct kmem_cache *cachep;
2441
2442         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2443         if (err)
2444                 return err;
2445
2446         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2447         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2448                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2449                 goto err_freesgi;
2450         }
2451         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2452          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2453          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2454          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2455         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2456         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2457         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2458                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2459                 if (desc == NULL) {
2460                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2461                         goto err_freebuddy;
2462                 }
2463                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2464                         goto err_freebuddy;
2465         }
2466
2467         return 0;
2468
2469 err_freebuddy:
2470         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2471         while (i-- > 0)
2472                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2473         i = sbi->s_group_info_size;
2474         while (i-- > 0)
2475                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2476         iput(sbi->s_buddy_cache);
2477 err_freesgi:
2478         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2479         return -ENOMEM;
2480 }
2481
2482 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2483 {
2484         int i;
2485
2486         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2487                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2488                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2489                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2490         }
2491 }
2492
2493 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2494 {
2495         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2496         int slab_size;
2497         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2498         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2499         struct kmem_cache *cachep;
2500
2501         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2502                 return -EINVAL;
2503
2504         if (unlikely(cache_index < 0))
2505                 cache_index = 0;
2506
2507         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2508         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2509                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2510                 return 0;       /* Already created */
2511         }
2512
2513         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2514                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2515
2516         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2517                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2518                                         NULL);
2519
2520         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2521
2522         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2523         if (!cachep) {
2524                 printk(KERN_EMERG
2525                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2526                 return -ENOMEM;
2527         }
2528
2529         return 0;
2530 }
2531
2532 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2533 {
2534         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2535         unsigned i, j;
2536         unsigned offset;
2537         unsigned max;
2538         int ret;
2539
2540         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2541
2542         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2543         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2544                 ret = -ENOMEM;
2545                 goto out;
2546         }
2547
2548         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2549         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2550         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2551                 ret = -ENOMEM;
2552                 goto out;
2553         }
2554
2555         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2556         if (ret < 0)
2557                 goto out;
2558
2559         /* order 0 is regular bitmap */
2560         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2561         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2562
2563         i = 1;
2564         offset = 0;
2565         max = sb->s_blocksize << 2;
2566         do {
2567                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2568                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2569                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2570                 max = max >> 1;
2571                 i++;
2572         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2573
2574         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2575         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2576
2577         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2578         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2579         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2580         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2581         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2582         /*
2583          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2584          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2585          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2586          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2587          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2588          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2589          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2590          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2591          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2592          * which seems reasonable as a default.
2593          */
2594         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2595                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2596         /*
2597          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2598          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2599          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2600          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2601          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2602          * the stripes.
2603          */
2604         if (sbi->s_stripe > 1) {
2605                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2606                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2607         }
2608
2609         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2610         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2611                 ret = -ENOMEM;
2612                 goto out_free_groupinfo_slab;
2613         }
2614         for_each_possible_cpu(i) {
2615                 struct ext4_locality_group *lg;
2616                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2617                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2618                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2619                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2620                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2621         }
2622
2623         /* init file for buddy data */
2624         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2625         if (ret != 0)
2626                 goto out_free_locality_groups;
2627
2628         if (sbi->s_proc)
2629                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2630                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2631
2632         return 0;
2633
2634 out_free_locality_groups:
2635         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2636         sbi->s_locality_groups = NULL;
2637 out_free_groupinfo_slab:
2638         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2639 out:
2640         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2641         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2642         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2643         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2644         return ret;
2645 }
2646
2647 /* need to called with the ext4 group lock held */
2648 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2649 {
2650         struct ext4_prealloc_space *pa;
2651         struct list_head *cur, *tmp;
2652         int count = 0;
2653
2654         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2655                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2656                 list_del(&pa->pa_group_list);
2657                 count++;
2658                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2659         }
2660         if (count)
2661                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2662
2663 }
2664
2665 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2666 {
2667         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2668         ext4_group_t i;
2669         int num_meta_group_infos;
2670         struct ext4_group_info *grinfo;
2671         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2672         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2673
2674         if (sbi->s_proc)
2675                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2676
2677         if (sbi->s_group_info) {
2678                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2679                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2680 #ifdef DOUBLE_CHECK
2681                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2682 #endif
2683                         ext4_lock_group(sb, i);
2684                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2685                         ext4_unlock_group(sb, i);
2686                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2687                 }
2688                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2689                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2690                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2691                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2692                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2693                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2694         }
2695         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2696         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2697         if (sbi->s_buddy_cache)
2698                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2699         if (sbi->s_mb_stats) {
2700                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2701                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2702                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2703                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2704                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2705                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2706                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2707                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2708                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2709                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2710                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2711                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2712                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2713                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2714                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2715                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2716                                 sbi->s_mb_generation_time);
2717                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2718                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2719                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2720                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2721         }
2722
2723         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2724
2725         return 0;
2726 }
2727
2728 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2729                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2730 {
2731         ext4_fsblk_t discard_block;
2732
2733         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2734                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2735         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2736         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2737                         (unsigned long long) discard_block, count);
2738         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2739 }
2740
2741 /*
2742  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2743  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2744  */
2745 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2746                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2747                                     int rc)
2748 {
2749         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2750         struct ext4_buddy e4b;
2751         struct ext4_group_info *db;
2752         int err, count = 0, count2 = 0;
2753
2754         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2755                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2756
2757         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2758                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2759                                          entry->efd_start_cluster,
2760                                          entry->efd_count);
2761                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2762                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2763                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2764                                  " with %d", entry->efd_group,
2765                                  entry->efd_start_cluster,
2766                                  entry->efd_count, err);
2767         }
2768
2769         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2770         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2771         BUG_ON(err != 0);
2772
2773
2774         db = e4b.bd_info;
2775         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2776         count += entry->efd_count;
2777         count2++;
2778         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2779         /* Take it out of per group rb tree */
2780         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2781         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2782
2783         /*
2784          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2785          * ext4_trim_fs can trim it.
2786          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2787          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2788          */
2789         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2790                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2791
2792         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2793                 /* No more items in the per group rb tree
2794                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2795                  */
2796                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2797                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2798         }
2799         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2800         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2801         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2802
2803         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2804 }
2805
2806 int __init ext4_init_mballoc(void)
2807 {
2808         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2809                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2810         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2811                 return -ENOMEM;
2812
2813         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2814                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2815         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2816                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2817                 return -ENOMEM;
2818         }
2819
2820         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2821                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2822         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2823                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2824                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2825                 return -ENOMEM;
2826         }
2827         return 0;
2828 }
2829
2830 void ext4_exit_mballoc(void)
2831 {
2832         /*
2833          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2834          * before destroying the slab cache.
2835          */
2836         rcu_barrier();
2837         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2838         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2839         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2840         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2841 }
2842
2843
2844 /*
2845  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2846  * Returns 0 if success or error code
2847  */
2848 static noinline_for_stack int
2849 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2850                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2851 {
2852         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2853         struct ext4_group_desc *gdp;
2854         struct buffer_head *gdp_bh;
2855         struct ext4_sb_info *sbi;
2856         struct super_block *sb;
2857         ext4_fsblk_t block;
2858         int err, len;
2859
2860         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2861         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2862
2863         sb = ac->ac_sb;
2864         sbi = EXT4_SB(sb);
2865
2866         err = -EIO;
2867         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2868         if (!bitmap_bh)
2869                 goto out_err;
2870
2871         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2872         if (err)
2873                 goto out_err;
2874
2875         err = -EIO;
2876         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2877         if (!gdp)
2878                 goto out_err;
2879
2880         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2881                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2882
2883         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2884         if (err)
2885                 goto out_err;
2886
2887         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2888
2889         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2890         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2891                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2892                            "fs metadata", block, block+len);
2893                 /* File system mounted not to panic on error
2894                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2895                  * We leak some of the blocks here.
2896                  */
2897                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2898                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2899                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2900                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2901                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2902                 if (!err)
2903                         err = -EAGAIN;
2904                 goto out_err;
2905         }
2906
2907         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2908 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2909         {
2910                 int i;
2911                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2912                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2913                                                 bitmap_bh->b_data));
2914                 }
2915         }
2916 #endif
2917         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2918                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2919         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2920                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2921                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2922                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2923                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2924         }
2925         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2926         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2927         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2928         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2929
2930         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2931         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2932         /*
2933          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2934          */
2935         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2936                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2937                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2938                                    reserv_clstrs);
2939
2940         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2941                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2942                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2943                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2944                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2945         }
2946
2947         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2948         if (err)
2949                 goto out_err;
2950         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2951
2952 out_err:
2953         brelse(bitmap_bh);
2954         return err;
2955 }
2956
2957 /*
2958  * here we normalize request for locality group
2959  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2960  * s_strip if we set the same via mount option.
2961  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2962  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2963  *
2964  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2965  */
2966 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2967 {
2968         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2969         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2970
2971         BUG_ON(lg == NULL);
2972         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2973         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2974                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2975 }
2976
2977 /*
2978  * Normalization means making request better in terms of
2979  * size and alignment
2980  */
2981 static noinline_for_stack void
2982 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2983                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2984 {
2985         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2986         int bsbits, max;
2987         ext4_lblk_t end;
2988         loff_t size, start_off;
2989         loff_t orig_size __maybe_unused;
2990         ext4_lblk_t start;
2991         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2992         struct ext4_prealloc_space *pa;
2993
2994         /* do normalize only data requests, metadata requests
2995            do not need preallocation */
2996         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2997                 return;
2998
2999         /* sometime caller may want exact blocks */
3000         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3001                 return;
3002
3003         /* caller may indicate that preallocation isn't
3004          * required (it's a tail, for example) */
3005         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3006                 return;
3007
3008         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3009                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3010                 return ;
3011         }
3012
3013         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3014
3015         /* first, let's learn actual file size
3016          * given current request is allocated */
3017         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3018         size = size << bsbits;
3019         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3020                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3021         orig_size = size;
3022
3023         /* max size of free chunks */
3024         max = 2 << bsbits;
3025
3026 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3027                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3028
3029         /* first, try to predict filesize */
3030         /* XXX: should this table be tunable? */
3031         start_off = 0;
3032         if (size <= 16 * 1024) {
3033                 size = 16 * 1024;
3034         } else if (size <= 32 * 1024) {
3035                 size = 32 * 1024;
3036         } else if (size <= 64 * 1024) {
3037                 size = 64 * 1024;
3038         } else if (size <= 128 * 1024) {
3039                 size = 128 * 1024;
3040         } else if (size <= 256 * 1024) {
3041                 size = 256 * 1024;
3042         } else if (size <= 512 * 1024) {
3043                 size = 512 * 1024;
3044         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3045                 size = 1024 * 1024;
3046         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3047                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3048                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3049                 size = 2 * 1024 * 1024;
3050         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3051                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3052                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3053                 size = 4 * 1024 * 1024;
3054         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3055                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3056                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3057                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3058                 size = 8 * 1024 * 1024;
3059         } else {
3060                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3061                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3062         }
3063         size = size >> bsbits;
3064         start = start_off >> bsbits;
3065
3066         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3067         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3068                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3069                 start = ar->lleft + 1;
3070         }
3071         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3072                 size -= start + size - ar->lright;
3073
3074         end = start + size;
3075
3076         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3077         rcu_read_lock();
3078         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3079                 ext4_lblk_t pa_end;
3080
3081                 if (pa->pa_deleted)
3082                         continue;
3083                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3084                 if (pa->pa_deleted) {
3085                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3086                         continue;
3087                 }
3088
3089                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3090                                                   pa->pa_len);
3091
3092                 /* PA must not overlap original request */
3093                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3094                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3095
3096                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3097                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3098                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3099                         continue;
3100                 }
3101                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3102
3103                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3104                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3105                         BUG_ON(pa_end < start);
3106                         start = pa_end;
3107                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3108                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3109                         end = pa->pa_lstart;
3110                 }
3111                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3112         }
3113         rcu_read_unlock();
3114         size = end - start;
3115
3116         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3117         rcu_read_lock();
3118         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3119                 ext4_lblk_t pa_end;
3120
3121                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3122                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3123                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3124                                                           pa->pa_len);
3125                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3126                 }
3127                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3128         }
3129         rcu_read_unlock();
3130
3131         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3132                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3133                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3134                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3135                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3136                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3137         }
3138         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3139                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3140         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3141
3142         /* now prepare goal request */
3143
3144         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3145          * placement or satisfy big request as is */
3146         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3147         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3148
3149         /* define goal start in order to merge */
3150         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3151                 /* merge to the right */
3152                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3153                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3154                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3155                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3156         }
3157         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3158                 /* merge to the left */
3159                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3160                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3161                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3162                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3163         }
3164
3165         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3166                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3167 }
3168
3169 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3170 {
3171         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3172
3173         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3174                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3175                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3176                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3177                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3178                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3179                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3180                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3181                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3182                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3183                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3184         }
3185
3186         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3187                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3188         else
3189                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3194  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3195  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3196  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3197  */
3198 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3199 {
3200         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3201         struct ext4_buddy e4b;
3202         int err;
3203
3204         if (pa == NULL) {
3205                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3206                         return;
3207                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3208                 if (err) {
3209                         /*
3210                          * This should never happen since we pin the
3211                          * pages in the ext4_allocation_context so
3212                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3213                          */
3214                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3215                         return;
3216                 }
3217                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3218                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3219                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3220                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3221                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3222                 return;
3223         }
3224         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3225                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3226 }
3227
3228 /*
3229  * use blocks preallocated to inode
3230  */
3231 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3232                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3233 {
3234         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3235         ext4_fsblk_t start;
3236         ext4_fsblk_t end;
3237         int len;
3238
3239         /* found preallocated blocks, use them */
3240         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3241         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3242                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3243         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3244         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3245                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3246         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3247         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3248         ac->ac_pa = pa;
3249
3250         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3251         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3252         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3253         pa->pa_free -= len;
3254
3255         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3256 }
3257
3258 /*
3259  * use blocks preallocated to locality group
3260  */
3261 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3262                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3263 {
3264         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3265
3266         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3267                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3268                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3269         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3270         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3271         ac->ac_pa = pa;
3272
3273         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3274          * possible race when the group is being loaded concurrently
3275          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3276          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3277          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3278          */
3279         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3280 }
3281
3282 /*
3283  * Return the prealloc space that have minimal distance
3284  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3285  * space that is having currently known minimal distance
3286  * from the goal block.
3287  */
3288 static struct ext4_prealloc_space *
3289 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3290                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3291                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3292 {
3293         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3294
3295         if (cpa == NULL) {
3296                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3297                 return pa;
3298         }
3299         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3300         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3301
3302         if (cur_distance <= new_distance)
3303                 return cpa;
3304
3305         /* drop the previous reference */
3306         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3307         atomic_inc(&pa->pa_count);
3308         return pa;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * search goal blocks in preallocated space
3313  */
3314 static noinline_for_stack int
3315 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3316 {
3317         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3318         int order, i;
3319         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3320         struct ext4_locality_group *lg;
3321         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3322         ext4_fsblk_t goal_block;
3323
3324         /* only data can be preallocated */
3325         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3326                 return 0;
3327
3328         /* first, try per-file preallocation */
3329         rcu_read_lock();
3330         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3331
3332                 /* all fields in this condition don't change,
3333                  * so we can skip locking for them */
3334                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3335                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3336                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3337                         continue;
3338
3339                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3340                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3341                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3342                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3343                         continue;
3344
3345                 /* found preallocated blocks, use them */
3346                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3347                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3348                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3349                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3350                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3351                         ac->ac_criteria = 10;
3352                         rcu_read_unlock();
3353                         return 1;
3354                 }
3355                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3356         }
3357         rcu_read_unlock();
3358
3359         /* can we use group allocation? */
3360         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3361                 return 0;
3362
3363         /* inode may have no locality group for some reason */
3364         lg = ac->ac_lg;
3365         if (lg == NULL)
3366                 return 0;
3367         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3368         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3369                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3370                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3371
3372         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3373         /*
3374          * search for the prealloc space that is having
3375          * minimal distance from the goal block.
3376          */
3377         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3378                 rcu_read_lock();
3379                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3380                                         pa_inode_list) {
3381                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3382                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3383                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3384
3385                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3386                                                                 pa, cpa);
3387                         }
3388                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3389                 }
3390                 rcu_read_unlock();
3391         }
3392         if (cpa) {
3393                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3394                 ac->ac_criteria = 20;
3395                 return 1;
3396         }
3397         return 0;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * the function goes through all block freed in the group
3402  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3403  * buddy must be generated from this bitmap
3404  * Need to be called with the ext4 group lock held
3405  */
3406 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3407                                                 ext4_group_t group)
3408 {
3409         struct rb_node *n;
3410         struct ext4_group_info *grp;
3411         struct ext4_free_data *entry;
3412
3413         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3414         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3415
3416         while (n) {
3417                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3418                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3419                 n = rb_next(n);
3420         }
3421         return;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3426  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3427  * Need to be called with ext4 group lock held
3428  */
3429 static noinline_for_stack
3430 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3431                                         ext4_group_t group)
3432 {
3433         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3434         struct ext4_prealloc_space *pa;
3435         struct list_head *cur;
3436         ext4_group_t groupnr;
3437         ext4_grpblk_t start;
3438         int preallocated = 0;
3439         int len;
3440
3441         /* all form of preallocation discards first load group,
3442          * so the only competing code is preallocation use.
3443          * we don't need any locking here
3444          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3445          * otherwise we could leave used blocks available for
3446          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3447          * is dropping preallocation
3448          */
3449         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3450                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3451                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3452                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3453                                              &groupnr, &start);
3454                 len = pa->pa_len;
3455                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3456                 if (unlikely(len == 0))
3457                         continue;
3458                 BUG_ON(groupnr != group);
3459                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3460                 preallocated += len;
3461         }
3462         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3463 }
3464
3465 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3466 {
3467         struct ext4_prealloc_space *pa;
3468         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3469
3470         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3471         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3472         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3473 }
3474
3475 /*
3476  * drops a reference to preallocated space descriptor
3477  * if this was the last reference and the space is consumed
3478  */
3479 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3480                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3481 {
3482         ext4_group_t grp;
3483         ext4_fsblk_t grp_blk;
3484
3485         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3486         spin_lock(&pa->pa_lock);
3487         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3488                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3489                 return;
3490         }
3491
3492         if (pa->pa_deleted == 1) {
3493                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3494                 return;
3495         }
3496
3497         pa->pa_deleted = 1;
3498         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3499
3500         grp_blk = pa->pa_pstart;
3501         /*
3502          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3503          * next group when pa is used up
3504          */
3505         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3506                 grp_blk--;
3507
3508         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3509
3510         /*
3511          * possible race:
3512          *
3513          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3514          *                                      find block B in PA
3515          *  copy on-disk bitmap to buddy
3516          *                                      mark B in on-disk bitmap
3517          *                                      drop PA from group
3518          *  mark all PAs in buddy
3519          *
3520          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3521          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3522          * against that pair
3523          */
3524         ext4_lock_group(sb, grp);
3525         list_del(&pa->pa_group_list);
3526         ext4_unlock_group(sb, grp);
3527
3528         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3529         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3530         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3531
3532         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3533 }
3534
3535 /*
3536  * creates new preallocated space for given inode
3537  */
3538 static noinline_for_stack int
3539 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3540 {
3541         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3542         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3543         struct ext4_prealloc_space *pa;
3544         struct ext4_group_info *grp;
3545         struct ext4_inode_info *ei;
3546
3547         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3548         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3549         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3550         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3551
3552         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3553         if (pa == NULL)
3554                 return -ENOMEM;
3555
3556         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3557                 int winl;
3558                 int wins;
3559                 int win;
3560                 int offs;
3561
3562                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3563                  * so, found space must get proper lstart
3564                  * to cover original request */
3565                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3566                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3567
3568                 /* we're limited by original request in that
3569                  * logical block must be covered any way
3570                  * winl is window we can move our chunk within */
3571                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3572
3573                 /* also, we should cover whole original request */
3574                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3575
3576                 /* the smallest one defines real window */
3577                 win = min(winl, wins);
3578
3579                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3580                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3581                 if (offs && offs < win)
3582                         win = offs;
3583
3584                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3585                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3586                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3587                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3588         }
3589
3590         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3591          * allocated blocks for history */
3592         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3593
3594         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3595         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3596         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3597         pa->pa_free = pa->pa_len;
3598         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3599         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3600         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3601         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3602         pa->pa_deleted = 0;
3603         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3604
3605         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3606                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3607         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3608
3609         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3610         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3611
3612         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3613         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3614
3615         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3616         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3617
3618         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3619         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3620         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3621
3622         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3623         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3624         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3625
3626         return 0;
3627 }
3628
3629 /*
3630  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3631  */
3632 static noinline_for_stack int
3633 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3634 {
3635         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3636         struct ext4_locality_group *lg;
3637         struct ext4_prealloc_space *pa;
3638         struct ext4_group_info *grp;
3639
3640         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3641         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3642         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3643         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3644
3645         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3646         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3647         if (pa == NULL)
3648                 return -ENOMEM;
3649
3650         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3651          * allocated blocks for history */
3652         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3653
3654         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3655         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3656         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3657         pa->pa_free = pa->pa_len;
3658         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3659         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3660         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3661         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3662         pa->pa_deleted = 0;
3663         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3664
3665         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3666                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3667         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3668
3669         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3670         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3671
3672         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3673         lg = ac->ac_lg;
3674         BUG_ON(lg == NULL);
3675
3676         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3677         pa->pa_inode = NULL;
3678
3679         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3680         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3681         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3682
3683         /*
3684          * We will later add the new pa to the right bucket
3685          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3686          */
3687         return 0;
3688 }
3689
3690 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3691 {
3692         int err;
3693
3694         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3695                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3696         else
3697                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3698         return err;
3699 }
3700
3701 /*
3702  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3703  * in-core bitmap and buddy.
3704  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3705  * nobody else can find/use it.
3706  * the caller MUST hold group/inode locks.
3707  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3708  */
3709 static noinline_for_stack int
3710 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3711                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3712 {
3713         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3714         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3715         unsigned int end;
3716         unsigned int next;
3717         ext4_group_t group;
3718         ext4_grpblk_t bit;
3719         unsigned long long grp_blk_start;
3720         int err = 0;
3721         int free = 0;
3722
3723         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3724         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3725         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3726         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3727         end = bit + pa->pa_len;
3728
3729         while (bit < end) {
3730                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3731                 if (bit >= end)
3732                         break;
3733                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3734                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3735                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3736                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3737                 free += next - bit;
3738
3739                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3740                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3741                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3742                                                next - bit);
3743                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3744                 bit = next + 1;
3745         }
3746         if (free != pa->pa_free) {
3747                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3748                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3749                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3750                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3751                          (unsigned long) pa->pa_len);
3752                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3753                                         free, pa->pa_free);
3754                 /*
3755                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3756                  * from the bitmap and continue.
3757                  */
3758         }
3759         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3760
3761         return err;
3762 }
3763
3764 static noinline_for_stack int
3765 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3766                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3767 {
3768         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3769         ext4_group_t group;
3770         ext4_grpblk_t bit;
3771
3772         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3773         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3774         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3775         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3776         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3777         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3778         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3779
3780         return 0;
3781 }
3782
3783 /*
3784  * releases all preallocations in given group
3785  *
3786  * first, we need to decide discard policy:
3787  * - when do we discard
3788  *   1) ENOSPC
3789  * - how many do we discard
3790  *   1) how many requested
3791  */
3792 static noinline_for_stack int
3793 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3794                                         ext4_group_t group, int needed)
3795 {
3796         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3797         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3798         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3799         struct list_head list;
3800         struct ext4_buddy e4b;
3801         int err;
3802         int busy = 0;
3803         int free = 0;
3804
3805         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3806
3807         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3808                 return 0;
3809
3810         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3811         if (bitmap_bh == NULL) {
3812                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3813                 return 0;
3814         }
3815
3816         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3817         if (err) {
3818                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3819                 put_bh(bitmap_bh);
3820                 return 0;
3821         }
3822
3823         if (needed == 0)
3824                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3825
3826         INIT_LIST_HEAD(&list);
3827 repeat:
3828         ext4_lock_group(sb, group);
3829         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3830                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3831                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3832                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3833                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3834                         busy = 1;
3835                         continue;
3836                 }
3837                 if (pa->pa_deleted) {
3838                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3839                         continue;
3840                 }
3841
3842                 /* seems this one can be freed ... */
3843                 pa->pa_deleted = 1;
3844
3845                 /* we can trust pa_free ... */
3846                 free += pa->pa_free;
3847
3848                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3849
3850                 list_del(&pa->pa_group_list);
3851                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3852         }
3853
3854         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3855         if (free < needed && busy) {
3856                 busy = 0;
3857                 ext4_unlock_group(sb, group);
3858                 cond_resched();
3859                 goto repeat;
3860         }
3861
3862         /* found anything to free? */
3863         if (list_empty(&list)) {
3864                 BUG_ON(free != 0);
3865                 goto out;
3866         }
3867
3868         /* now free all selected PAs */
3869         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3870
3871                 /* remove from object (inode or locality group) */
3872                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3873                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3874                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3875
3876                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3877                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3878                 else
3879                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3880
3881                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3882                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3883         }
3884
3885 out:
3886         ext4_unlock_group(sb, group);
3887         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3888         put_bh(bitmap_bh);
3889         return free;
3890 }
3891
3892 /*
3893  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3894  *
3895  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3896  * We don't want another block to be served from the prealloc
3897  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3898  *
3899  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3900  */
3901 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3902 {
3903         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3904         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3905         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3906         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3907         ext4_group_t group = 0;
3908         struct list_head list;
3909         struct ext4_buddy e4b;
3910         int err;
3911
3912         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3913                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3914                 return;
3915         }
3916
3917         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3918         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3919
3920         INIT_LIST_HEAD(&list);
3921
3922 repeat:
3923         /* first, collect all pa's in the inode */
3924         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3925         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3926                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3927                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3928                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3929                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3930                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3931                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3932                          * use preallocation while we're discarding it */
3933                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3934                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3935                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3936                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3937                         WARN_ON(1);
3938                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3939                         goto repeat;
3940
3941                 }
3942                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3943                         pa->pa_deleted = 1;
3944                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3945                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3946                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3947                         continue;
3948                 }
3949
3950                 /* someone is deleting pa right now */
3951                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3952                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3953
3954                 /* we have to wait here because pa_deleted
3955                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3956                  * the list. as we might be called from
3957                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3958                  * and concurrent thread which is unlinking
3959                  * pa from inode's list may access already
3960                  * freed memory, bad-bad-bad */
3961
3962                 /* XXX: if this happens too often, we can
3963                  * add a flag to force wait only in case
3964                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3965                  * regular truncate */
3966                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3967                 goto repeat;
3968         }
3969         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3970
3971         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3972                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3973                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3974
3975                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3976                 if (err) {
3977                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3978                                         group);
3979                         continue;
3980                 }
3981
3982                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3983                 if (bitmap_bh == NULL) {
3984                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3985                                         group);
3986                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3987                         continue;
3988                 }
3989
3990                 ext4_lock_group(sb, group);
3991                 list_del(&pa->pa_group_list);
3992                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3993                 ext4_unlock_group(sb, group);
3994
3995                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3996                 put_bh(bitmap_bh);
3997
3998                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3999                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4000         }
4001 }
4002
4003 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4004 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4005 {
4006         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4007         ext4_group_t ngroups, i;
4008
4009         if (!ext4_mballoc_debug ||
4010             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4011                 return;
4012
4013         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4014                         " Allocation context details:");
4015         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4016                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4017         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4018                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4019                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4020                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4021                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4022                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4023                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4024                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4025                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4026                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4027                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4028                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4029                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4030                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4031                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4032                         (int)ac->ac_criteria);
4033         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
4034                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
4035         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4036         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4037         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4038                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4039                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4040                 ext4_grpblk_t start;
4041                 struct list_head *cur;
4042                 ext4_lock_group(sb, i);
4043                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4044                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4045                                         pa_group_list);
4046                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4047                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4048                                                      NULL, &start);
4049                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4050                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4051                                start, pa->pa_len);
4052                 }
4053                 ext4_unlock_group(sb, i);
4054
4055                 if (grp->bb_free == 0)
4056                         continue;
4057                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4058                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4059         }
4060         printk(KERN_ERR "\n");
4061 }
4062 #else
4063 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4064 {
4065         return;
4066 }
4067 #endif
4068
4069 /*
4070  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4071  * file is determined by the current size or the resulting size after
4072  * allocation which ever is larger
4073  *
4074  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4075  */
4076 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4077 {
4078         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4079         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4080         loff_t size, isize;
4081
4082         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4083                 return;
4084
4085         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4086                 return;
4087
4088         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4089         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4090                 >> bsbits;
4091
4092         if ((size == isize) &&
4093             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4094             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4095                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4096                 return;
4097         }
4098
4099         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4100                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4101                 return;
4102         }
4103
4104         /* don't use group allocation for large files */
4105         size = max(size, isize);
4106         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4107                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4108                 return;
4109         }
4110
4111         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4112         /*
4113          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4114          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4115          * request from multiple CPUs.
4116          */
4117         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4118
4119         /* we're going to use group allocation */
4120         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4121
4122         /* serialize all allocations in the group */
4123         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4124 }
4125
4126 static noinline_for_stack int
4127 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4128                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4129 {
4130         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4131         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4132         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4133         ext4_group_t group;
4134         unsigned int len;
4135         ext4_fsblk_t goal;
4136         ext4_grpblk_t block;
4137
4138         /* we can't allocate > group size */
4139         len = ar->len;
4140
4141         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4142         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4143                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4144
4145         /* start searching from the goal */
4146         goal = ar->goal;
4147         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4148                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4149                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4150         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4151
4152         /* set up allocation goals */
4153         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4154         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4155         ac->ac_sb = sb;
4156         ac->ac_inode = ar->inode;
4157         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4158         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4159         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4160         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4161         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4162         ac->ac_flags = ar->flags;
4163
4164         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4165          * locality group. this is a policy, actually */
4166         ext4_mb_group_or_file(ac);
4167
4168         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4169                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4170                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4171                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4172                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4173                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4174                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4175         return 0;
4176
4177 }
4178
4179 static noinline_for_stack void
4180 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4181                                         struct ext4_locality_group *lg,
4182                                         int order, int total_entries)
4183 {
4184         ext4_group_t group = 0;
4185         struct ext4_buddy e4b;
4186         struct list_head discard_list;
4187         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4188
4189         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4190
4191         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4192
4193         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4194         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4195                                                 pa_inode_list) {
4196                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4197                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4198                         /*
4199                          * This is the pa that we just used
4200                          * for block allocation. So don't
4201                          * free that
4202                          */
4203                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4204                         continue;
4205                 }
4206                 if (pa->pa_deleted) {
4207                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4208                         continue;
4209                 }
4210                 /* only lg prealloc space */
4211                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4212
4213                 /* seems this one can be freed ... */
4214                 pa->pa_deleted = 1;
4215                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4216
4217                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4218                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4219
4220                 total_entries--;
4221                 if (total_entries <= 5) {
4222                         /*
4223                          * we want to keep only 5 entries
4224                          * allowing it to grow to 8. This
4225                          * mak sure we don't call discard
4226                          * soon for this list.
4227                          */
4228                         break;
4229                 }
4230         }
4231         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4232
4233         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4234
4235                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4236                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4237                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4238                                         group);
4239                         continue;
4240                 }
4241                 ext4_lock_group(sb, group);
4242                 list_del(&pa->pa_group_list);
4243                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4244                 ext4_unlock_group(sb, group);
4245
4246                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4247                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4248                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4249         }
4250 }
4251
4252 /*
4253  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4254  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4255  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4256  *
4257  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4258  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4259  */
4260
4261 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4262 {
4263         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4264         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4265         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4266         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4267
4268         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4269         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4270                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4271                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4272         /* Add the prealloc space to lg */
4273         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4274         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4275                                                 pa_inode_list) {
4276                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4277                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4278                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4279                         continue;
4280                 }
4281                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4282                         /* Add to the tail of the previous entry */
4283                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4284                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4285                         added = 1;
4286                         /*
4287                          * we want to count the total
4288                          * number of entries in the list
4289                          */
4290                 }
4291                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4292                 lg_prealloc_count++;
4293         }
4294         if (!added)
4295                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4296                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4297         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4298
4299         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4300         if (lg_prealloc_count > 8) {
4301                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4302                                                   order, lg_prealloc_count);
4303                 return;
4304         }
4305         return ;
4306 }
4307
4308 /*
4309  * release all resource we used in allocation
4310  */
4311 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4312 {
4313         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4314         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4315         if (pa) {
4316                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4317                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4318                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4319                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4320                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4321                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4322                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4323                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4324                 }
4325         }
4326         if (pa) {
4327                 /*
4328                  * We want to add the pa to the right bucket.
4329                  * Remove it from the list and while adding
4330                  * make sure the list to which we are adding
4331                  * doesn't grow big.
4332                  */
4333                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4334                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4335                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4336                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4337                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4338                 }
4339                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4340         }
4341         if (ac->ac_bitmap_page)
4342                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4343         if (ac->ac_buddy_page)
4344                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4345         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4346                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4347         ext4_mb_collect_stats(ac);
4348         return 0;
4349 }
4350
4351 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4352 {
4353         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4354         int ret;
4355         int freed = 0;
4356
4357         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4358         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4359                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4360                 freed += ret;
4361                 needed -= ret;
4362         }
4363
4364         return freed;
4365 }
4366
4367 /*
4368  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4369  * it tries to use preallocation first, then falls back
4370  * to usual allocation
4371  */
4372 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4373                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4374 {
4375         int freed;
4376         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4377         struct ext4_sb_info *sbi;
4378         struct super_block *sb;
4379         ext4_fsblk_t block = 0;
4380         unsigned int inquota = 0;
4381         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4382
4383         might_sleep();
4384         sb = ar->inode->i_sb;
4385         sbi = EXT4_SB(sb);
4386
4387         trace_ext4_request_blocks(ar);
4388
4389         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4390         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4391                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4392
4393         /*
4394          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4395          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4396          * reserved when data being copied into pagecache.
4397          */
4398         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4399                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4400         else {
4401                 /* Without delayed allocation we need to verify
4402                  * there is enough free blocks to do block allocation
4403                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4404                  */
4405                 while (ar->len &&
4406                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4407
4408                         /* let others to free the space */
4409                         cond_resched();
4410                         ar->len = ar->len >> 1;
4411                 }
4412                 if (!ar->len) {
4413                         *errp = -ENOSPC;
4414                         return 0;
4415                 }
4416                 reserv_clstrs = ar->len;
4417                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4418                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4419                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4420                 } else {
4421                         while (ar->len &&
4422                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4423                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4424
4425                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4426                                 ar->len--;
4427                         }
4428                 }
4429                 inquota = ar->len;
4430                 if (ar->len == 0) {
4431                         *errp = -EDQUOT;
4432                         goto out;
4433                 }
4434         }
4435
4436         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4437         if (!ac) {
4438                 ar->len = 0;
4439                 *errp = -ENOMEM;
4440                 goto out;
4441         }
4442
4443         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4444         if (*errp) {
4445                 ar->len = 0;
4446                 goto out;
4447         }
4448
4449         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4450         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4451                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4452                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4453 repeat:
4454                 /* allocate space in core */
4455                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4456                 if (*errp)
4457                         goto discard_and_exit;
4458
4459                 /* as we've just preallocated more space than
4460                  * user requested originally, we store allocated
4461                  * space in a special descriptor */
4462                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4463                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4464                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4465                 if (*errp) {
4466                 discard_and_exit:
4467                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4468                         goto errout;
4469                 }
4470         }
4471         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4472                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4473                 if (*errp == -EAGAIN) {
4474                         /*
4475                          * drop the reference that we took
4476                          * in ext4_mb_use_best_found
4477                          */
4478                         ext4_mb_release_context(ac);
4479                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4480                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4481                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4482                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4483                         goto repeat;
4484                 } else if (*errp) {
4485                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4486                         goto errout;
4487                 } else {
4488                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4489                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4490                 }
4491         } else {
4492                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4493                 if (freed)
4494                         goto repeat;
4495                 *errp = -ENOSPC;
4496         }
4497
4498 errout:
4499         if (*errp) {
4500                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4501                 ar->len = 0;
4502                 ext4_mb_show_ac(ac);
4503         }
4504         ext4_mb_release_context(ac);
4505 out:
4506         if (ac)
4507                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4508         if (inquota && ar->len < inquota)
4509                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4510         if (!ar->len) {
4511                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4512                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4513                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4514                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4515                                                 reserv_clstrs);
4516         }
4517
4518         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4519
4520         return block;
4521 }
4522
4523 /*
4524  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4525  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4526  * AND the blocks are associated with the same group.
4527  */
4528 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4529                         struct ext4_free_data *entry2)
4530 {
4531         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4532             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4533             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4534                 return 1;
4535         return 0;
4536 }
4537
4538 static noinline_for_stack int
4539 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4540                       struct ext4_free_data *new_entry)
4541 {
4542         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4543         ext4_grpblk_t cluster;
4544         struct ext4_free_data *entry;
4545         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4546         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4547         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4548         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4549         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4550
4551         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4552         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4553         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4554
4555         new_node = &new_entry->efd_node;
4556         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4557
4558         if (!*n) {
4559                 /* first free block exent. We need to
4560                    protect buddy cache from being freed,
4561                  * otherwise we'll refresh it from
4562                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4563                  * blocks */
4564                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4565                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4566         }
4567         while (*n) {
4568                 parent = *n;
4569                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4570                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4571                         n = &(*n)->rb_left;
4572                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4573                         n = &(*n)->rb_right;
4574                 else {
4575                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4576                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4577                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4578                                 "Block already on to-be-freed list");
4579                         return 0;
4580                 }
4581         }
4582
4583         rb_link_node(new_node, parent, n);
4584         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4585
4586         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4587         node = rb_prev(new_node);
4588         if (node) {
4589                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4590                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4591                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4592                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4593                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4594                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4595                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4596                 }
4597         }
4598
4599         node = rb_next(new_node);
4600         if (node) {
4601                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4602                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4603                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4604                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4605                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4606                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4607                 }
4608         }
4609         /* Add the extent to transaction's private list */
4610         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4611                                   &new_entry->efd_jce);
4612         return 0;
4613 }
4614
4615 /**
4616  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4617  * @handle:             handle for this transaction
4618  * @inode:              inode
4619  * @block:              start physical block to free
4620  * @count:              number of blocks to count
4621  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4622  */
4623 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4624                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4625                       unsigned long count, int flags)
4626 {
4627         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4628         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4629         struct ext4_group_desc *gdp;
4630         unsigned int overflow;
4631         ext4_grpblk_t bit;
4632         struct buffer_head *gd_bh;
4633         ext4_group_t block_group;
4634         struct ext4_sb_info *sbi;
4635         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4636         struct ext4_buddy e4b;
4637         unsigned int count_clusters;
4638         int err = 0;
4639         int ret;
4640
4641         might_sleep();
4642         if (bh) {
4643                 if (block)
4644                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4645                 else
4646                         block = bh->b_blocknr;
4647         }
4648
4649         sbi = EXT4_SB(sb);
4650         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4651             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4652                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4653                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4654                 goto error_return;
4655         }
4656
4657         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4658         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4659
4660         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4661                 struct buffer_head *tbh = bh;
4662                 int i;
4663
4664                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4665
4666                 for (i = 0; i < count; i++) {
4667                         cond_resched();
4668                         if (!bh)
4669                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4670                                                         block + i);
4671                         if (!tbh)
4672                                 continue;
4673                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4674                                     inode, tbh, block + i);
4675                 }
4676         }
4677
4678         /*
4679          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4680          * after the transaction is committed, which we can do by
4681          * treating the block as metadata, below.  We make an
4682          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4683          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4684          */
4685         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4686                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4687
4688         /*
4689          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4690          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4691          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4692          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4693          * requested to avoid doing so.
4694          */
4695         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4696         if (overflow) {
4697                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4698                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4699                         block += overflow;
4700                         if (count > overflow)
4701                                 count -= overflow;
4702                         else
4703                                 return;
4704                 } else {
4705                         block -= overflow;
4706                         count += overflow;
4707                 }
4708         }
4709         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4710         if (overflow) {
4711                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4712                         if (count > overflow)
4713                                 count -= overflow;
4714                         else
4715                                 return;
4716                 } else
4717                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4718         }
4719
4720 do_more:
4721         overflow = 0;
4722         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4723
4724         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4725                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4726                 return;
4727
4728         /*
4729          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4730          * boundary.
4731          */
4732         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4733                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4734                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4735                 count -= overflow;
4736         }
4737         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4738         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4739         if (!bitmap_bh) {
4740                 err = -EIO;
4741                 goto error_return;
4742         }
4743         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4744         if (!gdp) {
4745                 err = -EIO;
4746                 goto error_return;
4747         }
4748
4749         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4750             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4751             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4752                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4753             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4754                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4755
4756                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4757                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4758                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4759                 goto error_return;
4760         }
4761
4762         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4763         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4764         if (err)
4765                 goto error_return;
4766
4767         /*
4768          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4769          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4770          * using it
4771          */
4772         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4773         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4774         if (err)
4775                 goto error_return;
4776 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4777         {
4778                 int i;
4779                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4780                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4781         }
4782 #endif
4783         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4784
4785         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4786         if (err)
4787                 goto error_return;
4788
4789         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4790                 struct ext4_free_data *new_entry;
4791                 /*
4792                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4793                  * be used until this transaction is committed
4794                  */
4795         retry:
4796                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4797                 if (!new_entry) {
4798                         /*
4799                          * We use a retry loop because
4800                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4801                          */
4802                         cond_resched();
4803                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4804                         goto retry;
4805                 }
4806                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4807                 new_entry->efd_group = block_group;
4808                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4809                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4810
4811                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4812                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4813                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4814         } else {
4815                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4816                  * with group lock held. generate_buddy look at
4817                  * them with group lock_held
4818                  */
4819                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4820                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4821                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4822                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4823                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4824                                          " with %d", block_group, bit, count,
4825                                          err);
4826                 } else
4827                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4828
4829                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4830                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4831                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4832         }
4833
4834         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4835         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4836         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4837         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4838         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4839
4840         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4841                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4842                 atomic64_add(count_clusters,
4843                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4844         }
4845
4846         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4847                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4848                                    count_clusters);
4849                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4850                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4851                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4852                 else
4853                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4854                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4855                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4856                         dquot_reclaim_block(inode,
4857                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4858         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4859                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4860         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4861
4862         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4863
4864         /* We dirtied the bitmap block */
4865         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4866         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4867
4868         /* And the group descriptor block */
4869         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4870         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4871         if (!err)
4872                 err = ret;
4873
4874         if (overflow && !err) {
4875                 block += count;
4876                 count = overflow;
4877                 put_bh(bitmap_bh);
4878                 goto do_more;
4879         }
4880 error_return:
4881         brelse(bitmap_bh);
4882         ext4_std_error(sb, err);
4883         return;
4884 }
4885
4886 /**
4887  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4888  * @handle:                     handle to this transaction
4889  * @sb:                         super block
4890  * @block:                      start physical block to add to the block group
4891  * @count:                      number of blocks to free
4892  *
4893  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4894  */
4895 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4896                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4897 {
4898         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4899         struct buffer_head *gd_bh;
4900         ext4_group_t block_group;
4901         ext4_grpblk_t bit;
4902         unsigned int i;
4903         struct ext4_group_desc *desc;
4904         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4905         struct ext4_buddy e4b;
4906         int err = 0, ret, blk_free_count;
4907         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4908
4909         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4910
4911         if (count == 0)
4912                 return 0;
4913
4914         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4915         /*
4916          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4917          * boundary.
4918          */
4919         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4920                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4921                              block_group);
4922                 err = -EINVAL;
4923                 goto error_return;
4924         }
4925
4926         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4927         if (!bitmap_bh) {
4928                 err = -EIO;
4929                 goto error_return;
4930         }
4931
4932         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4933         if (!desc) {
4934                 err = -EIO;
4935                 goto error_return;
4936         }
4937
4938         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4939             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4940             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4941             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4942                      sbi->s_itb_per_group)) {
4943                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4944                            "Block = %llu, count = %lu",
4945                            block, count);
4946                 err = -EINVAL;
4947                 goto error_return;
4948         }
4949
4950         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4951         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4952         if (err)
4953                 goto error_return;
4954
4955         /*
4956          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4957          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4958          * using it
4959          */
4960         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4961         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4962         if (err)
4963                 goto error_return;
4964
4965         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4966                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4967                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4968                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4969                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4970                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4971                 } else {
4972                         blocks_freed++;
4973                 }
4974         }
4975
4976         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4977         if (err)
4978                 goto error_return;
4979
4980         /*
4981          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4982          * with group lock held. generate_buddy look at
4983          * them with group lock_held
4984          */
4985         ext4_lock_group(sb, block_group);
4986         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4987         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4988         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4989         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4990         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4991         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4992         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4993         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4994                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4995
4996         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4997                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4998                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4999                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5000         }
5001
5002         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5003
5004         /* We dirtied the bitmap block */
5005         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5006         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5007
5008         /* And the group descriptor block */
5009         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5010         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5011         if (!err)
5012                 err = ret;
5013
5014 error_return:
5015         brelse(bitmap_bh);
5016         ext4_std_error(sb, err);
5017         return err;
5018 }
5019
5020 /**
5021  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5022  * @sb:         super block for the file system
5023  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5024  * @count:      number of blocks to TRIM
5025  * @group:      alloc. group we are working with
5026  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5027  *
5028  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5029  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5030  * be called with under the group lock.
5031  */
5032 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5033                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5034 {
5035         struct ext4_free_extent ex;
5036         int ret = 0;
5037
5038         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5039
5040         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5041
5042         ex.fe_start = start;
5043         ex.fe_group = group;
5044         ex.fe_len = count;
5045
5046         /*
5047          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5048          * being trimmed.
5049          */
5050         mb_mark_used(e4b, &ex);
5051         ext4_unlock_group(sb, group);
5052         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5053         ext4_lock_group(sb, group);
5054         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5055         return ret;
5056 }
5057
5058 /**
5059  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5060  * @sb:                 super block for file system
5061  * @group:              group to be trimmed
5062  * @start:              first group block to examine
5063  * @max:                last group block to examine
5064  * @minblocks:          minimum extent block count
5065  *
5066  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5067  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5068  * the extent.
5069  *
5070  *
5071  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5072  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5073  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5074  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5075  */
5076 static ext4_grpblk_t
5077 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5078                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5079                    ext4_grpblk_t minblocks)
5080 {
5081         void *bitmap;
5082         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5083         struct ext4_buddy e4b;
5084         int ret = 0;
5085
5086         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5087
5088         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5089         if (ret) {
5090                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5091                                 "information for %u", group);
5092                 return ret;
5093         }
5094         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5095
5096         ext4_lock_group(sb, group);
5097         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5098             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5099                 goto out;
5100
5101         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5102                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5103
5104         while (start <= max) {
5105                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5106                 if (start > max)
5107                         break;
5108                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5109
5110                 if ((next - start) >= minblocks) {
5111                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5112                                                next - start, group, &e4b);
5113                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5114                                 break;
5115                         ret = 0;
5116                         count += next - start;
5117                 }
5118                 free_count += next - start;
5119                 start = next + 1;
5120
5121                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5122                         count = -ERESTARTSYS;
5123                         break;
5124                 }
5125
5126                 if (need_resched()) {
5127                         ext4_unlock_group(sb, group);
5128                         cond_resched();
5129                         ext4_lock_group(sb, group);
5130                 }
5131
5132                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5133                         break;
5134         }
5135
5136         if (!ret) {
5137                 ret = count;
5138                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5139         }
5140 out:
5141         ext4_unlock_group(sb, group);
5142         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5143
5144         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5145                 count, group);
5146
5147         return ret;
5148 }
5149
5150 /**
5151  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5152  * @sb:                 superblock for filesystem
5153  * @range:              fstrim_range structure
5154  *
5155  * start:       First Byte to trim
5156  * len:         number of Bytes to trim from start
5157  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5158  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5159  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5160  * is invoked to trim all free space.
5161  */
5162 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5163 {
5164         struct ext4_group_info *grp;
5165         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5166         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5167         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5168         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5169                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5170         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5171         int ret = 0;
5172
5173         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5174         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5175         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5176                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5177
5178         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5179             start >= max_blks ||
5180             range->len < sb->s_blocksize)
5181                 return -EINVAL;
5182         if (end >= max_blks)
5183                 end = max_blks - 1;
5184         if (end <= first_data_blk)
5185                 goto out;
5186         if (start < first_data_blk)
5187                 start = first_data_blk;
5188
5189         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5190         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5191                                      &first_group, &first_cluster);
5192         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5193                                      &last_group, &last_cluster);
5194
5195         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5196         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5197
5198         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5199                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5200                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5201                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5202                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5203                         if (ret)
5204                                 break;
5205                 }
5206
5207                 /*
5208                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5209                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5210                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5211                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5212                  */
5213                 if (group == last_group)
5214                         end = last_cluster;
5215
5216                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5217                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5218                                                 end, minlen);
5219                         if (cnt < 0) {
5220                                 ret = cnt;
5221                                 break;
5222                         }
5223                         trimmed += cnt;
5224                 }
5225
5226                 /*
5227                  * For every group except the first one, we are sure
5228                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5229                  */
5230                 first_cluster = 0;
5231         }
5232
5233         if (!ret)
5234                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5235
5236 out:
5237         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5238         return ret;
5239 }